18-05-2025, 12:59
(Questo messaggio è stato modificato l'ultima volta il: 18-05-2025, 15:54 da Gabriele.)
Quasi tutte le discussioni su come usare le batterie al litio LiFePO4 (o LFP) vanno a finire su come fare a mantenere lo stato di carica (SOC) entro certi limiti (es. tra 20% e 80%, o tra 10% e 90%, etc.). Oggi si inizia a pensare che la preoccupazione sia inutile. Deriverebbe infatti da una raccomandazione nata anni fa per altri tipi di batterie al litio (LCO, NCM, NCA) usati sulle automobili. Gli stessi produttori la continuano ad adottare, ma consigliano di ignorarla se la batteria è LFP (vd. [hide]esempio qui[/hide] ). Questo è uno dei vantaggi del LFP, oltre la stabilità decisamente maggiore. Se volete basarvi su dati misurati, vi segnalo [hide]questo articolo[/hide] uscito qualche mese fa sul Journal of the Electrochemical Society. Il risultato principale è abbastanza chiaro: tenere le batterie sotto l’80% fa bene anche alle LFP, anche se gli effetti sono meno sensibili.
Ma andando a vedere come hanno fatto i test, si trovano risposte a molte altre domande che affliggono gli utilizzatori di litio LFP sulle barche a vela. Da non chimico, capisco che i test li hanno realizzati su celle a sacchetto in LiFePO4 e grafite. Hanno fatto ciclare le celle per 2500 ore in range diversi: es. alcune tra 0% e 25%, altre tra 0% e 80%, etc, per poi aprirle e misurare lo stato di degradazione. Dopo 2500 ore di uso continuo (mediamente 1400 cicli), le celle invecchiate di meno sono quelle che venivano ricaricate solo al 25% (non interessa nessuno, ma serve per confronto). Nelle stesse 2500 ore, invecchiano un po’ di più le celle che ciclavano fino al 60%. In ordine dalle migliori alle peggiori, trovano 0%–25%, 0%–60%, 0%–80%, 0%–100%, 75%–100%. Altri fattori, come la profondità di scarica, sono risultati trascurabili rispetto al SOC medio dei cicli. La figura qui sotto riunisce nello stesso grafico le curve di invecchiamento corrispondenti ad abitudini diverse. Es. la curva blu più in alto è per chi cicla tra 0% e 25% (immagino nessuno):
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[/hide]
Torniamo in barca a vela, magari nella bella stagione, con frigo esigente. Essendoci formati in anni di piombo (nel senso delle batterie al piombo), anche col litio stiamo istintivamente attenti a non scaricare troppo; magari le batterie non ci vanno quasi mai sotto il 75%. Secondo i risultati, dovremmo invece fare l’esatto contrario e preoccuparci di non andare sopra il 75%, a parità di consumi giornalieri. Batterie ciclate ripetutamente tra 0% e 80%, o anche tra 0% e 100%, invecchiano meno delle batterie tenute sempre sopra 75%. L'articolo consiglia di ciclare tra 0% e 80%. Noi allo zero per cento non ci arriviamo comunque, perché interverrebbero le varie protezioni; ma ci converrebbe comunque cambiare abitudini. Ma il vero problema è la tensione o il SOC? Altro aspetto su cui ragionare. Io ho sempre immaginato che la pressione sulle batterie LFP sia dovuta alla sola tensione. Se carico, es. a 14.2V (default Victron), la tensione in batteria resta sempre sui 13.3V-13.4V, e si ricorda di salire un pelo prima del 100% (anche la tail current mi crolla in qualche minuto). Se imposto sul minimo (es. 3 minuti) il tempo di assorbimento (o “mantenimento”, o “boost”, a seconda del produttore), elimino questo stress. I test sembrano invece indicare che conta proprio il SOC e non la tensione: sia nei cicli 0%-80% sia nei cicli 0%-60% non si raggiunge mai il gomito di salita della tensione; eppure i cicli 0%-80% causano più invecchiamento.
Ultima considerazione. Per chi ha già predisposto qualche controllo tramite relè del battery monitor, ci vuole un attimo a fare tesoro dei test (es. impostando l'utilizzo su 20%-80%). Comunque vedo che le celle trattate meglio hanno trattenuto il 97% della capacità iniziale, quelle trattate peggio il 76%. Io 1400 cicli li farò in non so quanti anni, e il 21% di differenza su batterie che ancora funzioneranno potrebbe essere considerato accettabile senza particolari preoccupazioni.
Ma andando a vedere come hanno fatto i test, si trovano risposte a molte altre domande che affliggono gli utilizzatori di litio LFP sulle barche a vela. Da non chimico, capisco che i test li hanno realizzati su celle a sacchetto in LiFePO4 e grafite. Hanno fatto ciclare le celle per 2500 ore in range diversi: es. alcune tra 0% e 25%, altre tra 0% e 80%, etc, per poi aprirle e misurare lo stato di degradazione. Dopo 2500 ore di uso continuo (mediamente 1400 cicli), le celle invecchiate di meno sono quelle che venivano ricaricate solo al 25% (non interessa nessuno, ma serve per confronto). Nelle stesse 2500 ore, invecchiano un po’ di più le celle che ciclavano fino al 60%. In ordine dalle migliori alle peggiori, trovano 0%–25%, 0%–60%, 0%–80%, 0%–100%, 75%–100%. Altri fattori, come la profondità di scarica, sono risultati trascurabili rispetto al SOC medio dei cicli. La figura qui sotto riunisce nello stesso grafico le curve di invecchiamento corrispondenti ad abitudini diverse. Es. la curva blu più in alto è per chi cicla tra 0% e 25% (immagino nessuno):
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Torniamo in barca a vela, magari nella bella stagione, con frigo esigente. Essendoci formati in anni di piombo (nel senso delle batterie al piombo), anche col litio stiamo istintivamente attenti a non scaricare troppo; magari le batterie non ci vanno quasi mai sotto il 75%. Secondo i risultati, dovremmo invece fare l’esatto contrario e preoccuparci di non andare sopra il 75%, a parità di consumi giornalieri. Batterie ciclate ripetutamente tra 0% e 80%, o anche tra 0% e 100%, invecchiano meno delle batterie tenute sempre sopra 75%. L'articolo consiglia di ciclare tra 0% e 80%. Noi allo zero per cento non ci arriviamo comunque, perché interverrebbero le varie protezioni; ma ci converrebbe comunque cambiare abitudini. Ma il vero problema è la tensione o il SOC? Altro aspetto su cui ragionare. Io ho sempre immaginato che la pressione sulle batterie LFP sia dovuta alla sola tensione. Se carico, es. a 14.2V (default Victron), la tensione in batteria resta sempre sui 13.3V-13.4V, e si ricorda di salire un pelo prima del 100% (anche la tail current mi crolla in qualche minuto). Se imposto sul minimo (es. 3 minuti) il tempo di assorbimento (o “mantenimento”, o “boost”, a seconda del produttore), elimino questo stress. I test sembrano invece indicare che conta proprio il SOC e non la tensione: sia nei cicli 0%-80% sia nei cicli 0%-60% non si raggiunge mai il gomito di salita della tensione; eppure i cicli 0%-80% causano più invecchiamento.
Ultima considerazione. Per chi ha già predisposto qualche controllo tramite relè del battery monitor, ci vuole un attimo a fare tesoro dei test (es. impostando l'utilizzo su 20%-80%). Comunque vedo che le celle trattate meglio hanno trattenuto il 97% della capacità iniziale, quelle trattate peggio il 76%. Io 1400 cicli li farò in non so quanti anni, e il 21% di differenza su batterie che ancora funzioneranno potrebbe essere considerato accettabile senza particolari preoccupazioni.